E=MC^(2) --原子弹诞生侧记 (三)

作者:微风淡淡  于 2010-10-11 23:13 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:历史|通用分类:流水日记|已有27评论

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无论从那个角度上讲,意大利人费米(E. Fermi)都是物理学中不世出的奇才,而且很有可能是最后一个在实验物理和理论物理上都有过极大贡献的人。这种真正全才性的人物在他之前好像也只有伟大的牛顿。
     核裂变发现不久后,人们就搞清楚了链式反应的机制,每当一个铀核被中子敲碎,它会自动释放出几个中子去击打其它铀核,核反应就像垮倒的多米诺骨牌一样滚滚前行,再也控制不了它的脚步,当然伴随反应的以E=MC^(2)为计算公式的骇人听闻的能量释放。

    经研究, 1934 年10 月22 日, 费米发现慢中子比快中子有更好的引爆效果: 用慢子打击铀核时, 铀核反应剧烈, 在很短的时间里就能释放出大量的能量, 而快中子几乎不能引起核反应.费米的这一发现, 为原子能的和平利用奠定了基础, 这就是原子核反应堆的应用.



     当然要实现链式反应的第一步就是要有大量的慢中子。中子源人们早就有了,不过中子减速一直是个超大难题。这个难题终于被费米在一次核物理实验中意外的解决。
     当时在罗马大学的费米买到了一些放射性元素氡,马上高兴得像孩子一样用这门出了名的“中子炮”来轰击各种物质,短时间内就发现了不少新的放射性元素。一天 为了研究银板被中子轰击后的放射性,他在银板背后放了个计数器来探测银板的放射性强度。这个实验本来很普通,他顺利做完了以后突发奇想,在银板和中子源之 间插了块铅版,计数器上显示的银板的放射性反而增加了一些。费米微微一笑,这个是他意料中的,中子源里发出的快速中子被铅板一挡速度不免减慢,慢中子撞击引起的放射性比快中子强得多的多,最后自然导致计数器上的数字增加。费米向来是个童心很重的人,玩了一下铅板,又把手头上所有能找到的东西 都插在中子源和银板之间试了一下,例如铁片,铝片,铜片等等。当他偶然把石蜡板插在二者之间的时候,计数器突然疯了一样大声尖叫起来,他一看数据更是惊得 目瞪口呆,计数器上显示的放射性比原来强了十倍不止。

     整栋物理大楼的人都给这刺耳的啸声吸引到费米的实验室来,大家捂着耳朵讨论着这个不可思议的现象。费米一时陷入了深思,到底中子碰到了石蜡中的什么东西竟 然减速的如此厉害。突然间他想到一定是石蜡中的氢,也就是质子!他猛地拍了拍自己的脑袋,想起早年在中学物理课上计算两个小球非弹性碰撞时就已经得出了的 当两个小球质量相等时碰撞损失的能量最大的结论,损失能量最大不正意味着最大限度地被减速吗,要不是碰到和自己质量差不多的质子,中子哪里能减速的那么 快!要说世界上氢最多的地方,那不就是最常见的水吗,当然如果是中子更丰富的重水(氘核,由一个质子一个中子组成)那就更理想不过了。(两个小球相撞后粘 在一起的习题相信每一位上过高中的朋友都做过,想到利用两个质量相等的小球碰撞能损最大的原理来给中子减速也不复杂,其实有时候物理学就真的这么简单,但 关键要想的到。)

     找到了减速中子的关键所在,费米高兴地几乎要蹦起来,摩拳擦掌准备大干一场。他让所有其他物理学家(包括玻尔,爱因斯坦等人)在内最羡慕的倒不是他极其深 厚的理论素养和对数字天赋的敏感,甚至也不是他独步天下的实验技能,而是他把实验室里的东西马上工业化的超强能力。当年在哥本哈根的时候,连玻尔,海森堡 这些大师级人物都敬服地称他为“量子工程师”。
     费米兴奋地开始规划在自己祖国的心脏罗马建成人类历史上第一个反应堆。他彻夜不眠地设计整个反应堆的工艺流程,认真考虑着可能遇到的每个技术性难题。大到 整个工地的施工图,小到某个零件的设计图,他都亲自参与。不过这个时候莫意大利的法西斯头子墨索里尼开始收紧了套在知识分子脖子上的绞索,彻底寒了心的费 米逃到大西洋彼岸的美国。
     从某种意义上说,轻易放走费米是墨索里尼生平犯的最严重的一个错误,甚至比他在1940年冒然向英法宣战错得更远。

u235不是只能接收慢中子,而是u235接收慢中子的几率比快中子高。

核反应堆需要把快中子减速成慢中子,因为快中子会被铀棒中的铀238吸收而不能继续引发u235链式反应。

原子弹中铀235纯度高得多,所以不存在铀238吸收快中子的问题,不需要将快中子减速。


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发表评论 评论 (27 个评论)

3 回复 shaitthis 2010-10-11 23:16
写的可读性真高。呵呵
长知识了,多谢。
1 回复 微风淡淡 2010-10-12 00:57
shaitthis: 写的可读性真高。呵呵
长知识了,多谢。
ZT
2 回复 shaitthis 2010-10-12 00:59
微风淡淡: ZT
1 回复 微风淡淡 2010-10-12 01:04
shaitthis:
ZT
2 回复 cartoonyang 2010-10-12 02:18
不懂,但送花。
够意思吧
2 回复 微风淡淡 2010-10-12 02:25
cartoonyang: 不懂,但送花。
够意思吧
当然
3 回复 cartoonyang 2010-10-12 02:27
微风淡淡: 当然
你知道吗?我读高中,最差的就是物理,从来没有及格过,除了那次高考,得了61分。嘻嘻!幸运吧!连猜带蒙地混进了大学!
2 回复 微风淡淡 2010-10-12 02:27
cartoonyang: 你知道吗?我读高中,最差的就是物理,从来没有及格过,除了那次高考,得了61分。嘻嘻!幸运吧!连猜带蒙地混进了大学!
Really?
2 回复 cartoonyang 2010-10-12 02:29
微风淡淡: Really?
sure.
absolutely
2 回复 微风淡淡 2010-10-12 02:29
cartoonyang: sure.
absolutely
1 回复 cartoonyang 2010-10-12 02:30
微风淡淡:
该我高兴才对,否则我就是一辈子农民了!
2 回复 微风淡淡 2010-10-12 02:35
cartoonyang: 该我高兴才对,否则我就是一辈子农民了!
ok
3 回复 Cristal 2010-10-12 03:19
看不懂但必须送花,以表敬意!!
3 回复 微风淡淡 2010-10-12 03:21
Cristal: 看不懂但必须送花,以表敬意!!
谢谢,对大科学家表示敬意
3 回复 Cristal 2010-10-12 03:23
微风淡淡: 谢谢,对大科学家表示敬意
2 回复 同往锡安 2010-10-12 09:34
你是原子弹专家?45度仰视~
2 回复 微风淡淡 2010-10-13 00:27
同往锡安: 你是原子弹专家?45度仰视~
先45度俯视
3 回复 同往锡安 2010-10-13 04:18
微风淡淡: 先45度俯视
俯视我吧~
2 回复 微风淡淡 2010-10-13 04:27
同往锡安: 俯视我吧~
俯视我
3 回复 同往锡安 2010-10-13 04:28
微风淡淡: 俯视我
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